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作物秸秆添加到土壤中可以降低土壤酸度,改良土壤酸化。但秸秆全量还田后不能在短时间内转化成腐料,聚积在土壤中的未腐熟秸秆越来越多,引起土壤腐殖质组分、碳结构发生变化。腾冲高有机质酸性植烟土壤长年秸秆还田,但土壤pH仍呈逐年降低趋势。为明确长年秸秆还田酸性植烟土壤有机碳特征,通过纤维素降解菌促腐还田秸秆,解决秸秆还田酸性植烟土壤碳组分不合理的问题,进一步改良植烟土壤酸化,提高烤烟品质、产量产值。获得的主要结果如下。(1)分析不同秸秆还田量的酸性植烟土壤(腾冲长年全量秸秆还田、永安水稻收获后部分根茬还田、昌宁秸秆不还田)酸度指标及有机碳的差异,结果可以看出腾冲酸性植烟土壤潜在酸含量低,盐基饱和度高,常年秸秆还田,有机质逐年升高,但烤烟生长季土壤pH值呈逐年降低趋势。土壤中胡敏酸占可提取腐殖物质的比例(PQ)、HA/FA值、E4值及红外出峰波段1630cm~(-1)处的rA值和积分后相对面积均显著高于昌宁鸡飞镇及永安西洋镇土壤,E4/E6值、△logK值及A2920/A1630值腾冲取样土壤较其他两地区低,说明腾冲取样土壤腐殖物质组成HA相对含量高,有机碳结构较复杂。(2)分析腾冲土壤酸碱性与有机碳结构、腐殖质组分之间的关系。以腾冲同一土壤有机质、养分含量水平下,不同pH值的植烟土壤为研究对象,结果表明,低有机质含量土壤的HA/FA值会随着pH的增高而逐渐降低,说明活性高的碳组分逐渐增多,稳定性高的碳组分逐渐减少。高有机质含量的土壤,pH与HA/FA、PQ值呈极显著负相关关系,随着酸性的增强,HA/FA逐渐增大,稳定性高的腐殖质组分增多。同一有机质含量水平,随着pH升高,红外A2920/A1630逐渐升高。说明在一定pH范围内,同一有机质含量水平,稳定性腐殖质组分增多,土壤pH降低。(3)分析三个烟区的酸性植烟土壤添加不同类型秸秆培养过程有机碳的变化。与空白处理相比,添加秸秆显著增加了土壤有机质及腐殖质各组分有机碳含量,土壤碳结构缩合度和氧化度呈降低趋势。培养至96d,三地区土壤腐殖质组成、碳结构较简单化的处理分别为永安添加油菜秸秆、腐熟玉米秸秆及腐熟水稻秸秆,昌宁添加腐熟水稻秸秆、腐熟玉米秸秆,腾冲空白、添加腐熟玉米秸秆、腐熟水稻秸秆,说明相比较未腐熟秸秆还田,腐熟的秸秆还田在较短时间内更易分解,不易使腐殖质组分变复杂,碳结构亦较简单化。秸秆还田配施纤维素腐解菌剂达到促腐秸秆的效果较好。(4)从腾冲高有机质酸性植烟土壤中分离出一株降解纤维素的耐酸性芽孢杆菌属。对其进行多项分类学鉴定,结果表明,菌株BacillusaciditoleransYN-1~T与菌株Bacillusonubensis0911MAR22V3~T、BacillushumiLMG22167~T、Bacillustimonensis10403023~T、BacillussinesaloumensisP3516~T和BacilluscheonanensisPFS-5~T相似度分别为98%、97.5%、97.4%、97.1%和95.9%。菌株YN-1~T细胞脂肪酸谱显示具有众多支链脂肪酸;主要成分是iso-C_(15:0)(17.6%),anteiso-C_(15:0)(43.1%)和C_(16:0)(12.2%)。鉴定的极性脂质是diphosphatidylglycerol,phosphatidylglycerol,phosphatidylethanolamine。菌株YN-1~T的主要甲基萘醌是MK-7,它是芽孢杆菌属成员的主要甲基萘醌成分。生理生化分类学和表型数据表明菌株YN-1~T代表芽孢杆菌属中的新物种。(5)挖掘菌株BacillusaciditoleransYN-1~T纤维素降解机理,对其功能基因组学进行分析。菌株YN-1~T的基因组注释共有4,023个基因参与到183个代谢通路中。主要的代谢通路有代谢途径、次生代谢物的生物合成、ABC转运、不同环境中的微生物代谢、氨基酸的生物合成、双组分系统和碳代谢等。基因组中编码CAZymes基因的数量共有126个。占比最高的是糖基水解酶GHs(60个),其次是碳水化合物酯酶CEs(31个)。糖基转移酶GTs、多糖裂解酶PLs、碳水化合物结合模块酶类CBMs和辅助模块酶类AAs注释基因的个数分别为20个、5个、7个和3个。基因组注释包含有糖基水解酶亚家族基因,为菌株YN-1~T能够降解纤维素提供了依据,分别为GH1(2个)、GH3(5个)和GH43(3个)。(6)分析配施YN-1~T菌剂对土壤微生物多样性的影响。结果表明,33d后各样本中的优势菌门分别为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门。样本中微生物种类的Chao1指数、ACE指数和Shannon丰富度指数显示各处理间无显著差异。主成分分析表明随着时间推移,总的细菌丰度及多样性均无显著性变化,特别是添加了微生物菌剂的处理组与只添加秸秆的处理组无明显差异。聚类分析表明相近时间采集的样品被聚为一类,不会对原有的微生物群落结构造成很大的影响。通过微生物多样性、相对丰度及土壤pH分析可知,未腐熟水稻秸秆 微生物菌剂、腐熟水稻秸秆 微生物菌剂及腐熟水稻秸秆添加的效果较好。(7)通过大田试验,验证水稻、玉米秸秆直接还田和配施微生物菌剂还田,对酸性植烟土壤改良效果及烤烟品质的影响,确定最佳还田量。结果表明秸秆还田配施纤维素分解微生物菌剂,有利于水稻、玉米秸秆的分解,酸性土壤pH的提高。添加秸秆及添加秸秆 菌剂处理的烤烟发病率、病情指数都低于CK处理;水稻、玉米秸秆还田配施纤维素分解菌剂烤烟病情指数低于单一秸秆还田处理。与CK相比,添加秸秆配施菌剂的处理,可以提高烤后各部位烟叶钾、总糖及还原糖的含量,其中下、中部烟叶达到显著水平,且能降低烤后各部位烟叶氯含量;中部烟叶和上部烟叶添加菌剂的处理比不添加菌剂的处理烟碱含量偏低;玉米秸秆还田配施菌剂80kg/667m~2处理烤烟产值显著高于40kg/667m~2还田量的处理,与CK相比,水稻、玉米秸秆还田及配施菌剂还田能显著增加上中等烟比例,提高均价,从而提高烟叶产值。